JP2006074887A

JP2006074887A - 電動機のロータ

Info

Publication number: JP2006074887A
Application number: JP2004254005A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ishikawa; 聡石川; Nobuyuki Kohama; 信之小濱
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】電動機のロータにおいて、磁石挿入孔が埋め込まれる永久磁石の幅よりも長い場合でも、永久磁石の位置決めを容易に行うことが可能であり、また、ロータが回転しても、永久磁石の位置がずれることがないので、トルク性能等が低下することもなく、トルク性能の低下を防止するとともに漏れ磁束量や磁気特性を向上してモータ性能を向上し、更に、永久磁石を固定するための専用部品を設ける必要がなく、重量・コストを低減し、しかも、作業性を向上することにある。
【解決手段】磁石挿入孔は、幅方向において永久磁石の幅よりも長く形成され、厚さ方向においては永久磁石が埋め込まれる以外の両端部は永久磁石の厚さよりも小さく形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動機のロータに係り、特にロータコアに埋め込んだ永久磁石の動きを抑制する電動機のロータに関するものである。

図１１に示す如く、電動機としての埋込み磁石同期型モータ１０２は、ロータ（回転子）１０４とこのロータ１０４の外周側に配設されたステータ（固定子）（図示せず）とから構成される。そして、ロータ１０４のロータコア（鉄心）１０６には、中心軸上のシャフト挿入孔１０８にシャフト１１０を圧入するとともに、加工した複数の磁石挿入孔１１２には磁極となる各永久磁石１１４を夫々埋め込んでいる。

この埋込み磁石同期型モータ１０２において、永久磁石１１４の形状は、トルク性能、逆起電力特性、不可逆減磁特性等のモータ性能を決定するために、設計者の設定形状とする必要があり、また、各磁石挿入孔１１２は、永久磁石１１４の漏れ磁束量やロータコア１０６の内部での磁気特性に影響を与える要因となるために、設計者の設定形状とする必要がある。

従来、埋込み磁石同期型モータには、各永久磁石を、磁力中心と鉄心中心とのなす角度が電気角で９０度未満となるように等間隔に配置したものがある。
また、埋込み磁石同期型モータには、磁石挿入孔内の永久磁石を、接着剤で固化させて位置決めするものがある。
特開２０００−２８７３９３号公報特開平１１−２５２８３８号公報

ところで、従来、埋込み磁石同期型モータにおいては、トルク性能、逆起電力特性、不可逆減磁特性等のモータ特性と、漏れ磁束量や磁気特性との双方の要求を同時に満足するような構成とした場合に、図１２、図１３に示す如く、永久磁石１１４の幅Ｗ１に対して磁石挿入孔１１２の幅方向（長手方向）Ｘの長さＷ２が大きくなるように設定され、また、永久磁石１１４と磁石挿入孔１１２とが厚さＴで設定され、そして、永久磁石１１４を磁石挿入孔１１２の中央部位に手で挿入して配置させるように設計し、永久磁石１１４の両端部１１４Ｅ・１１４Ｅと磁石挿入孔１１２の両端部１１２Ｅ・１１２Ｅ間には隙間１１６・１１６を存在させている。この隙間１１６・１１６は、永久磁石１１４の漏れ磁束を低減しロータコア１０６の中に磁力線の最適な通り道を形成し、磁束の通過を阻止する磁束遮断部として機能するものである。

しかし、永久磁石１１４を磁石挿入孔１１２の中央部位に正確に配置させようとすると、治具やスケール等の工具が必要となり、このため、その作業性が面倒となり、また、位置調整後に左右に動いてしまうという不都合があった。

この場合、永久磁石１１４が磁石挿入孔１１２の特定の位置に配置されるように設計されていると、何らかの方法で永久磁石１１４を固定しないと、図１４に示す如く、ロータ１０４の回転に伴って発生する力により、永久磁石１１４が幅方向Ｘに動いてしまい、設計通りのモータ性能が得られず、また、ロータコア１０６と永久磁石１１４との擦れにより、永久磁石１１４に傷や割れが発生するという不都合があった。

また、永久磁石の固定方法としては、接着剤によって永久磁石の接着固定や幅方向の隙間を埋め込む等の方法があるが、接着剤を用いた場合には、永久磁石の位置決めが困難となり、また、ロータの回転に伴って発生する力により、接着剤の破損が生ずるおそれがあり、また、重量・コストが増加するとともに、作業性の悪化を招くという不都合があった。

この発明は、永久磁石をロータコアに設けられた磁石挿入孔に埋め込んだ電動機のロータにおいて、前記磁石挿入孔は、幅方向において前記永久磁石の幅よりも長く形成され、厚さ方向においては前記永久磁石が埋め込まれる以外の両端部は前記永久磁石の厚さよりも小さく形成されたことを特徴とする。

この発明の電動機のロータは、磁石挿入孔を、幅方向において永久磁石の幅よりも長く形成し、厚さ方向においては永久磁石が埋め込まれる以外の両端部は永久磁石の厚さよりも小さく形成したことにより、磁石挿入孔が埋め込まれる永久磁石の幅よりも長い場合でも、永久磁石の位置決めを容易に行うことが可能であり、また、ロータが回転しても、永久磁石の位置がずれることがないので、トルク性能等が低下することもなく、トルク性能の低下を防止するとともに漏れ磁束量や磁気特性を向上してモータ性能を向上し、更に、永久磁石を固定するための専用部品を設ける必要がなく、重量・コストを低減し、しかも、作業性を向上することができ、また、ロータに埋め込まれる永久磁石の位置にばらつきが生ぜず、ロータに形成される磁界の不均一部位の発生を防ぐことができる。

この発明は、永久磁石の位置がずれるのを防止するために、磁石挿入孔を特異な形状に形成して実現するものである。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図４は、この発明の第１実施例を示すものである。

図４において、２は例えば電気自動車（図示せず）に搭載される電動機としての埋込み磁石同期型モータである。この埋込み磁石同期型モータ２は、ロータ（回転子）４と、このロータ４の外周側に配置される円筒形状のステータ（固定子）６とから構成される。このステータ６は、ステータコア８のロータ４側に開放して形成した溝１０にコイル（図示せず）を巻き回し、このコイルに電流が流されることにより、内部に回転磁界を形成するものである。

ロータ４は、ロータコア（鉄心）１２と、このロータコア１２の中心軸心上に形成したシャフト挿入孔１４に圧入されたシャフト１６とからなる。このロータ４は、ステータ６の内部に形成された回転磁界中を電流の周波数と回転磁界の極数とで決定する回転速度で回転するものである。

ロータコア１２には、軸心方向であるシャフト挿入孔１４と平行に、ロータ４の磁極となる永久磁石１８を埋め込む磁石挿入孔２０として、図１、図４に示す如く、例えば、第１〜第６磁石挿入孔２０−１〜２０−６が円周方向等間隔に形成されている。

この磁石挿入孔２０は、図３に示す如く、幅方向Ｘにおいて、永久磁石１８の幅Ｗ１よりも長く設定された幅Ｗ２に形成され、また、厚さ方向Ｚにおいては、永久磁石１８が埋め込まれる中央部位では永久磁石１８の厚さＴ１と同一に形成されているが、永久磁石１８が埋め込まれる以外の両端部が、距離Ｌの段差部２２・２２により、永久磁石１８の厚さＴ１よりも小さく設定された厚さＴ２に形成され、これにより、永久磁石１８の両端部１８Ｅ・１８Ｅで形成された隙間２４・２４を有している。この場合、段差部２２・２２は、ロータコア１２の中心軸側の内方に距離Ｌだけ突出して形成されている。また、隙間２４・２４は、永久磁石１８の両端部１８Ｅ・１８Ｅで、永久磁石１８の漏れ磁束を低減しロータコア１２の中に磁力線の最適な通り道を形成し、磁束の通過を阻止する磁束遮断部として機能するものである。

段差部２２は、図２、図３に示す如く、永久磁石１２の位置決め・ズレ防止をする機能を有するものである。この段差部２２は、その高さが、ロータ４の回転に伴って発生する力の大きさを考慮して決定され、また、その幅が、永久磁石１８の大きさ・配置を考慮して決定することにより、治具やスケール等の工具を用いることなく、永久磁石１８を設計通りの位置に配置することができるものである。

次に、この第１実施例の作用を説明する。

埋込み磁石同期型モータ２においては、ステータ６の溝１０のコイルに電流を流すことにより、回転磁界が発生し、この回転磁界によってステータ６とロータ４との間に反発力と吸引力とが発生し、ロータ４が一定の方向に回転してトルクを発生する。

ところで、この第１実施例においては、永久磁石１８の幅Ｗ１よりも磁石挿入孔２０の幅Ｗ２が大きくなるロータ４の場合に、段差部２２・２２の存在により、永久磁石１８の挿入位置のズレ防止をしながら、永久磁石１８を容易に設定位置に挿入することが可能となり、また、ロータ４の回転に伴って発生する力による永久磁石１８の動きの抑制することができるので、トルク性能の低下を防止するとともに漏れ磁束量や磁気特性を向上してモータ性能を向上し、更に、永久磁石１８の位置を固定することができるので、永久磁石１８の傷や割れの発生を防止するとともに塗装の脱落を防止し、また、永久磁石１８を固定するための専用部品を不要とし、重量・コストを低減し、しかも、作業性を向上することができ、また、ロータ４に埋め込まれる永久磁石の位置にばらつきが生ぜず、ロータ４に形成される磁界の不均一部位の発生を防ぐことができる。

図５は、この発明の特別構成であり、第２実施例を示すものである。

以下の実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。

この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、ロータコア１２には、磁石挿入孔２０を、幅方向Ｘの中央部位で、一側磁石挿入孔２０−１と他側磁石挿入孔２０−２とに分割し、そして、この一側磁石挿入孔２０−１と他側磁石挿入孔２０−２とを、厚さ方向Ｚに、距離Ｍ１の段差部３２で相対的にずらして形成した。

この第２実施例の構成によれば、磁石挿入孔２０において、一側磁石挿入孔２０−１と他側磁石挿入孔２０−２とを厚さ方向Ｚに距離Ｍ１だけずらしているので、永久磁石１８を埋め込んだ際に、この永久磁石１８が、一側磁石挿入孔２０−１と他側磁石挿入孔２０−２とにわたって斜めに位置し、そして、該磁石挿入孔２０の内面に密着し、これにより、永久磁石１８の挿入位置のズレ防止をしながら、永久磁石１８を容易に設定位置に挿入することが可能となり、また、ロータ４の回転に伴って発生する力による永久磁石１８の動きの抑制することができる。

図６は、この発明の特別構成であり、第３実施例を示すものである。

この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、ロータコア１２には、磁石挿入孔２０を、一側磁石挿入孔２０−１と中央部位の幅Ｗ３の中央側磁石挿入孔２０−２と他側磁石挿入孔２０−３とに分割し、そして、中央側磁石挿入孔２０−２を一側磁石挿入孔２０−１・他側磁石挿入孔２０−２に対して、厚さ方向Ｚに、距離Ｍ２の段差部３４・３４で相対的にずらして形成した。

この第３実施例の構成によれば、磁石挿入孔２０において、中央側磁石挿入孔２０−２を一側磁石挿入孔２０−１・他側磁石挿入孔２０−２に対して厚さ方向Ｚに距離Ｍ２だけずらしているので、永久磁石１８を埋め込んだ際に、永久磁石１８の中央部位が厚さ方向Ｚの一方に曲がろうとするとともに、永久磁石１８の両端部位が厚さ方向Ｚの他方に曲がろうとすることから、永久磁石１８が該磁石挿入孔２０の内面に密着し、これにより、永久磁石１８の挿入位置のズレ防止をしながら、永久磁石１８を容易に設定位置に挿入することが可能となり、また、ロータ４の回転に伴って発生する力による永久磁石１８の動きの抑制することができる。

なお、この発明においては、図７に示す如く、段差部２２を、ロータコア１２の中心軸側の外方に距離Ｌだけ突出して形成したり、図８に示す如く、永久磁石１８の端部１８Ｅと隙間２２との間に幅Ｗ３の隔壁２６を夫々形成したり、図９に示す如く、永久磁石１８の幅方向Ｘの略中央部位で厚さ方向Ｚの一方に四角形状の係止突部１８Ｐを形成したり、あるいは、図１０に示す如く、永久磁石１８を幅方向Ｘの中央部位で角度θによって折曲形成することにより、永久磁石１８の挿入位置のズレ防止をしながら、永久磁石１８を容易に設定位置に挿入することが可能となり、また、ロータ４の回転に伴って発生する力による永久磁石１８の動きの抑制することができる。

磁石挿入孔を特異な形状に形成することを、他の構造にも適用することができる。

第１実施例において埋込み磁石同期型モータのロータの平面図である。図１の矢印ＩＩによる拡大平面図である。第１実施例において永久磁石を磁石挿入孔に埋め込んだ状態の平面図である。第１実施例において埋込み磁石同期型モータの斜視図である。第２実施例において永久磁石を埋め込む磁石挿入孔の平面図である。第３実施例において永久磁石を埋め込む磁石挿入孔の平面図である。第１の変形例において永久磁石を磁石挿入孔に埋め込んだ状態の平面図である。第２の変形例において永久磁石を磁石挿入孔に埋め込んだ状態の平面図である。第３の変形例において永久磁石を磁石挿入孔に埋め込んだ状態の平面図である。第４の変形例において永久磁石を磁石挿入孔に埋め込んだ状態の平面図である。従来において埋込み磁石同期型モータの斜視図である。従来において永久磁石を磁石挿入孔に埋め込んだ平面図である。従来において埋込み磁石同期型モータの平面図である。図１３の矢印ＸＩＶによる拡大平面図である。

符号の説明

２埋込み磁石同期型モータ
４ロータ
６ステータ
１２ロータコア
１６シャフト
１８永久磁石
２０磁石挿入孔
２２段差部
２４隙間

Claims

永久磁石をロータコアに設けられた磁石挿入孔に埋め込んだ電動機のロータにおいて、前記磁石挿入孔は、幅方向において前記永久磁石の幅よりも長く形成され、厚さ方向においては前記永久磁石が埋め込まれる以外の両端部は前記永久磁石の厚さよりも小さく形成されたことを特徴とする電動機のロータ。